Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama

Mikrobilgisayar Mimarisi
ve Programlama
Mikroişlemcilere Giriş
Doç. Dr. Akif KUTLU
Yrd. Doç. Dr. Ahmet ÖZCERİT
[email protected]
[email protected]
Ders web sitesi: http://www.8051turk.com/
http://microlab.sdu.edu.tr
1.
Hafta
Ders detayları


Kredi: 3 + 2
Derslikler ve saatleri:



Teorik dersler:
Uygulamalar:
Kullanılacak Yazılımlar


Yazılım geliştirmeleri için Keil µvision yazılımı
Donanım benzetimleri için Proteus yazılımı
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
2
Kaynaklar







Mikroişlemciler ve 8051 Ailesi Türkçe
Haluk Gümüşkaya- Alfa
The 8051 Microcontroller
I. Scott MacKenzie
www.keil.com (µvision)
www.labcenter.co.uk (Proteus)
www.8052.com
www.pjrc.com/tech/8051/
www.ume.tubitak.gov.tr/lablar/ozel_olcumler/index.h
tml Türkçe
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
3
Değerlendirme
Yıliçi Notu
%60 Vize + %30 Lab. + %10 ödev+kısa sınav
 Yılsonu Notu
%40 yıliçi + %60 Final

Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
4
Mikrobilgisayar Mimarisi ve
Programlama Dersinin Hedefleri






Mikroişlemci yapılarını kavrama
Hafıza haritası tasarlama
Assembly dili ile programlama (8051)
Hata ayıklama
Temel giriş çıkış devre elemanları ile tasarım
Yazılım ve donanım benzetimlerini gerçekleştirme
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
5
Mikroişlemcilere Genel Bakış

Mikroişlemci Nedir?


Bellek ünitesindeki kodları alarak çözen ve
çalıştıran, program kontrollü bir entegre devre
elemandır
Mikroişlemci nerelerde kullanılır?





Bilgisayarlar
Endüstriyel kontrol sistemleri
Haberleşme
Elektrikli ev aletleri
Otomotiv
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
6
Tarihçe (3/1)








0000:Abaküs
1646: Pascal toplama makinesi
1812: Charles Babbage fark makinesi
1942: Eckert ve arkadaşları ENIAC vakum tüp
1945: Von Neuman mimarisi
1949: Wheeler ve Wilkes EDSAC makinesi
1950: Transistör teknolojisi
1960: VLSI
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
7
Tarihçe (3/2)

1970:







71:Intel 4004 ilk işlemci
72:Intel 8008 ilk 8 bit işlemci
74: Motorola MC6800 8-bit işlemci
76: Zilog Z-80 8-bit işlemci
78: Intel 8086 16-bit işlemci
79: Motorola MC68000 16-bit
1980:



80: Intel iAPX 432 32-bit işlemci
86: Acron Advance RISC 32-bit işlemci
87: Zilog Z-280 16-bit işlemci
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
8
Tarihçe (3/3)


1990
 90: Transputer
 91: MIPS Computer System 64-bit R4000 RISC
 92: Digital's Alpha 21064 64-bit 300MHz
 95: Intel 133MHz Pentium
 96: Intel Pentium II
 99: Intel Pentium III 500MHz
2000
 00: Intel pentium IV
 00: Intel IXP Network işlemci
 01: Intel Xeon,Itanium 64 bit
 02: Intel Itanium II
 03: Intel Mobil işlemci
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
9
Mikroişlemcilerin geleceği ve
Moore Kanunu
Gordon Earl Moore
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
10
Temel Mikrobilgisayar Mimarisi
Mikroişlemci
Adres/veri yolu
Bellek
Giriş Çıkış
Kontrol sinyalleri
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
11
Mikroişlemci ve Mikrodenetleyici
Adres yolu
Veri yolu
Kontrol
Sinyalleri
Mikroişlemci
RAM
ROM
I/O Port
Timer
Serial
COM
Port
Mikroişlemcili sistem (Mikrobilgisayar)
Mikrodenetleyici
Mikro
RAM
ROM
Timer
Serial
COM
Port
işlemci
I/O Port
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
12
Mikroişlemci Sınıflandırmaları

Bit uzunluğuna göre:


Hafıza organizasyonuna göre:



8 / 16 / 32 / 64 / 128? Bit işlemciler
Von Neumann
Harvard
Kod işleme yöntemine göre


CISC
RISC
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
13
Von-Neumann


Veri ve Program alanı aynı hafıza haritası üzerinde
bulunur
Kullanan işlemciler: 8051, 80X86, 68HC11
Veri
Alanı
CPU
8
Progra
m Alanı
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
14
Harvard




Veri ve Program alanı ayrı hafıza haritası üzerindedir
Güvenilirdir.
Kullanan işlemciler: 8051 , PIC
8051 Von Neumann ve Harvard yapısını kullanır
Program
Veri
Alanı
8
CPU
12
14
16
Alanı
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
15
CISC ve RISC
CISC (Complex Instruction Set Computers)
80C51:
MOV A,0x55
1110
0101
01010101
0X0000
0X0001
2 bytes, 2 cycles
RISC (Reduced Instruction Set Computers)
PIC16CXXX:
MOVL 0x55
1100XX 01010101
0X0000
1 word, 1 cycle
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
16
Neden 8051?






Intel tabanlı 8 bitlik mikroişlemci içerir
Von Neuman ve Harvard mimarilerini destekler
İlk üretilen ve ençok üreticiye sahip
mikrodenetleyicidir (Intel, Philips, Atmel, Siemens,
Dallas, Analog Devices, Hyundai, Sanyo, Winbond,
Texas Instrument vb)
Çok sayıda firma desteği (yazılım + donanım)
Endüstriyel bir standarttır.
Mikrobilgisayarlı Sistem Tasarımı dersi
uygulamalarında kullanılacaktır.
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
17
8051
Adres/Veri yolu
Kontrol Sinyalleri
Adres yolu
Kontrol Sinyalleri
Mikrodenetleyici birimleri (Bahar Dönemi)
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
18
AD0-AD7
A8-A15
8051
İç
yapısı
RD WR
Mikrodenetleyici birimleri (Bahar Dönemi)
Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama
19